Obtenção e caracterização de cermetos Ni-BCZY para uso como ânodo de células a combustível.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Alves, Gustavo Souza
• Orientador(a): Chinelatto, Adilson Luiz
• Banca de defesa: Wendler, Leonardo Pacheco , Cerri, José Alberto
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual de Ponta Grossa
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais
• Departamento: Departamento de Engenharia de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Cermeto; Ni-BCZY; ânodo; células a combustível; Cermet; anode; fuel cell
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3674

As células a combustível são definidas como dispositivos com a capacidade de converter energia eletroquímica em energia elétrica e calor, tendo como principal subproduto a água. Diversos tipos e variações de células a combustível são estudadas e já apresentam aplicações práticas, entre estas pode-se encontrar as células a combustível de óxido sólido, caracterizadas pela utilização de material cerâmico como eletrólito. Um dos principais entraves para a utilização é a elevada temperatura de operação, na faixa entre 600°C e 1000°C, reduzindo a vida útil e a gama de aplicações. O avanço dos estudos levou à utilização de óxidos com condução do tipo protônica, abrindo caminho para redução da faixa de temperatura de utilização das células, atingindo temperaturas entre 400°C a 700°C. Estas células passaram a ser conhecidas como células a combustível de óxido sólido com condutividade protônica, e utilizam materiais com estruturas tipo perovskitas. Entre essas, encontram-se compostos como o Ba(Ce, Zr, Y)O3 (BCZY), o qual apresenta características como boa condutividade protônica e boa estabilidade química. Na utilização como ânodos, cermetos baseados em níquel (Ni) são muito estudados, juntando assim este metal com o material utilizado no eletrólito, como o próprio BCZY. Desta forma, esse trabalho estudou a utilização do cermeto Ni-BCZY para a uso em ânodos de células a combustível de óxido sólido com condutividade protônica. O BCZY com composição Ba(Ce0,2Zr0,7Y0,1)O3-δ foi obtido por meio de síntese baseada no método Pechini. A formação do cermeto foi realizada a partir de mistura mecânica por moagem em moinho excêntrico, entre NiO e BCZY, em relações de massa de 60/40, 50/50 e 40/60, respectivamente. As propriedades elétricas foram avaliadas por espectroscopia de impedância, após tratamento térmico para redução do NiO em Ni. Constatou-se a formação do cermeto nas três proporções estudadas, tendo características como a porcentagem de porosidade e condutividade elétrica adequadas para cada proporção. Dentre as composições, as Ni-BCZY 60/40 e Ni-BCZY 50/50 apresentaram valores de condutividade acima de 0,1 S/cm e energias de ativação de 0,02 eV/átomo, demonstrando a viabilidade na utilização como ânodo. Com os resultados apresentados, a composição Ni-BCZY 50/50 foi utilizada para formação de uma célula simétrica, tendo o BCY como eletrólito, verificando assim a formação dessa configuração e o comportamento elétrico desse tipo de célula.